專利名稱：Nrd波導混頻器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種混頻器，其使用LSE01型波，使得LO波(局部振蕩波)進入一個NRD波導(無輻射介質波導)。本發明的混頻器尺寸能夠造的很小。
背景技術：
目前，隨著毫米波越來越引起人們的關注，采用NRD波導(無輻射介質波導)的各種毫米波集成電路正被引進到相關技術里。
諸如波段、定向耦合器、濾波器、循環器等的無源元件以及諸如耿氏二極管、混頻器、調制器、放大器等有源元件都是這類毫米波集成電路元件的例子。為改善設備的性能，這些元件被安裝在諸如無線電收發機、雷達等設備上。
使用NRD波導的相關技術中的混頻器是一種平衡混頻器，其包括兩個梁式引線型肖特基勢壘二極管和一個定向耦合器。因為對于此結構定向耦合器是不可缺少的，所以減小混頻器的尺寸是困難的。
發明內容
根據本發明的第一種優選實施例，LO波以LSE01型波進入NRD波導3，并到達二極管基座6，該基座具有對稱結構，其上裝有兩個肖特基二極管，LO波穿過垂直LSM模式抑制器4。相反面的RF(接收頻率)波以LSM01型波進入NRD波導7。而且本發明的第一種優選實施例的平衡混頻器是通過插入LSE模式抑制器8構造的，以便抑制LSE型波，并且通過插入高介電常數薄片，用來和二極管底座6阻抗匹配。
在本發明的第一種優選實施例中，可用一個水平LSM模式抑制器替換一個垂直LSM模式抑制器。
本發明的第二種優選實施例中，LO波以LSE01型波進入NRD波導3，并到達二極管基座11，該基座具有對稱結構，在其上裝有兩個肖特基二極管，LO波穿過垂直LSM模式抑制器4。相反面的RF(接收頻率)波以LSM01型波進入NRD波導7。而且本發明的第二種優選實施例的單一混頻器是通過插入LSE模式抑制器8構造的，以便抑制LSE型波，并且通過插入高介電常數薄片，用來和二極管底座11阻抗匹配。
在本發明的第二種優選實施例中，可用一個水平LSM模式抑制器替換垂直LSM模式抑制器。
圖1是描述LO波和RF波的平衡混頻器的透視圖。
圖2是描述了用于偏壓和IF(中頻)輸出平衡混頻器的肖特基二極管基座的結構。
圖3是描述平衡混頻器的天線部分的頂視圖。
圖4是描述了水平LSM模式抑制器的透視圖。
圖5是描述水平LSM模式抑制器的通過特性的圖表。
圖6描述一個垂直LSM模式抑制器的透視圖。
圖7是描述垂直LSM模式抑制器的通過特性的圖表。
圖8是描述LSE模式抑制器的分解透視圖。
圖9是描述LO波和RF波的單一混頻器的透視圖。
圖10是描述用于偏壓和IF輸出的單一混頻器和電路的一個肖特基二極管基座的結構。
圖11是描述單一混頻器的天線部分的頂視圖。
圖12是描述當使用一個單一混頻器時的變頻損耗，其中的高介電常數薄片的厚度為0.15毫米，在高介電常數薄片和LSE模式抑制器之間的NRD波導的長度為2.15毫米。
**圖表中重要部分的代碼說明**1.上層導電板2.下層導電板3，5，7，13NRD波導4LSM模式抑制器6平衡混頻器的二極管基座8LSE模式抑制器9，10，12肖特基二極管11一個單一混頻器的二極管基座14金屬薄膜(扼流器的形狀)aNRD波導的高度bNRD波導的寬度c插入在一個NRD波導的中的一個垂直LSM模式抑制器的金屬帶的長度或者一個水平LSM模式抑制器的金屬板的寬度s插入在一個NRD波導的中的一個垂直LSM模式抑制器的金屬帶的寬度w1金屬帶的寬度，該寬度在LSE模式抑制器的扼流結構具有較小的尺寸w2金屬帶的寬度，該寬度在LSE模式抑制器的扼流結構具有較大的尺寸
具體實施例方式
(第一種優選實施例)局部振蕩(LSE01)波進入NRD波導3，RF(LSM01)波同時進入圖1所示的平衡混頻器反面的NRD波導7。為了抑制波導中存有的LSM型波，在LO波進入的NRD波導的一面插入LSM模式抑制器8。通過各自的通路傳遞的LO波和RF波是相互垂直交叉的模式。
圖2描述了一種具有一個金屬薄膜天線平衡混頻器的二極管基座6的結構，該天線能夠同時接收相互之間垂直通過的LO波和RF波的模式。本發明的優選實施例中闡述的測量是用于60GHz。本發明的優選實施例中安裝了由HP制造的的兩個HSCH9101肖特基勢壘二極管。
圖3描述了二極管基座6的天線部分。RF波的LSM型波通過水平調整的天線接收，LO波的LSE型波由垂直調整的天線接收。然后它們相互混頻。
圖4包括垂直LSM模式抑制器的結構，其抑制在圖1中的LO波可能包括的LSM型波。本發明中，金屬帶的寬度為0.2毫米，NRD波導的高度(a)為2.5毫米，NRD波導的寬度(b)為2.25毫米。
圖5描述對于金屬帶長度(c)和NRD波導的寬度(b)的比率的圖4所示的垂直LSM模式抑制器的通過特性。從中可見，在(c/b)比率為0.85時，傳輸損耗大約為-40dB。
圖6描述水平LSM模式抑制器的結構。通過在NRD波導的中心插入一個平行于NRD波導寬度方向的金屬板來構造該水平LSM模式抑制器。通過特性根據金屬板寬度(c)和長度(1)的變化而變化。通過特性如圖7所示。從中可見，通過特性隨著金屬板長度(1)的改變而發生的改變不大，但是隨著金屬板的寬度(c)的改變發生較大改變。
圖8描述了LSE模式抑制器的分解透視圖，該模式抑制器能夠通過在RF波進入的NRD波導里插入一個扼流形狀的金屬薄膜來抑制LSE型波。扼流結構的金屬帶較寬的寬度(w2)為2.0毫米，金屬帶扼流結構較窄的寬度(w1)為0.2毫米。金屬帶以0.9毫米的間隙調整，即λ/4。
(第二種優選實施例)在圖9所示的單一混頻器中，LO波(LSE01)進入NRD波導3，同時RF波(LSM01)進入反面的NRD波導7。為了抑制波導中可能存有的LSM型波，一個垂直LSM模式抑制器4插在LO波進入的NRD波導這面。為了抑制波導中可能存有的LSE型波，一個LSE模式抑制器8插在RF波進入的NRD波導這面。通過各自的通路傳遞的LO波和RF波是相互垂直交叉的模式。
圖10描述單一混頻器的二極管基座11的結構，其具有一個金屬薄膜天線，同時接收垂直交叉的LO波和RF波的模式。本發明的該優選實施例中闡述的測量是用于60GHz。只安裝了一個HP制造的的HSCH9101肖特基勢壘二極管。這個二極管基座具有非對稱結構。
圖11描述二極管基座的天線部分。因為用平衡混頻器，RF的LSM型波由水平調整的天線接收，局部振蕩的LSE型波由垂直調整的天線接收。然后它們相互混合。其結構是非對稱的。只使用一個肖特基二極管。
圖12描述了當IF通過使用單一混頻器輸出時的IF頻域里的變頻損耗。從中可見，變頻損耗一直到500MHz都具有10dB的常量。這時，偏流是5.67mA，局部振蕩頻率是59.5GHz，RF的頻率是500MHz水平。
工業實用性本發明中，混頻器可以通過使用在NRD波導中存在的兩個型波而不必使用定向耦合器就可以制造得很小、很簡單。本發明中，也可以通過構造帶有一個二極管的單一混頻器來有效地降低價格。如果制造出使用兩個型波(LSE型波和LSM型波)混頻器，那么NRD波導會比以前更廣泛更有效地應用。
權利要求
1.一種平衡混頻器，在其內LO波以LSE01型波進入一個NRD波導；LO波穿過一個垂直的LSM模式抑制器到達裝有兩個肖特基二極管的具有對稱結構的二極管基座(6)；RF波以LSM01型波進入反面的一個NRD波導(7)；插進一個LSE模式抑制器(8)，用來抑制LSE型波；而且，插進一片高介電常數薄片，用于和二極管基座(6)阻抗匹配。
2.如權利要求1所述的平衡混頻器，在其內，插入一個水平LSM模式抑制器，替代垂直LSM模式抑制器。
3.一個單一抑制器，在其內LO波以LSE01型波進入NRD波導(3)；LO波通過一個垂直LSM模式抑制器(4)到達裝有一個肖特基二極管的具有非對稱結構的二極管基座(11)；RF波以LSM01型波進入反面的NRD波導(7)；插入一個LSE模式抑制器(8)，用來抑制LSE型波；而且，插入一片高介電常數薄片，用于和二極管基座(11)阻抗匹配。
4.如權利要求3所述的單一混頻器，在其內，插入一個水平LSM模式抑制器，替代垂直LSM模式抑制器。
5.如權利要求1所述的平衡混頻器，在其內，在NRD波導到二極管基座的邊界設有一個氣隙，用來獲得窄頻段，從而改善了VSWR(電壓駐波比率)特性。
6.如權利要求3所述的單一混頻器，在其內，在NRD波導到二極管基座的邊界設有一個氣隙，用來獲得窄頻段，從而改善了VSWR(電壓駐波比率)特性。
全文摘要
本發明涉及一種無輻射介質波導混頻器。本發明中平衡混頻器包括一個插在傳輸線中心的肖特基二極管基座，該二極管基座具有兩個檢測肖特基二極管和一個用于從偏壓通路輸出IF的不同通路，該平衡混頻器的天線呈水平對稱和垂直對稱狀；一個插在LO輸入部分的LSM模式抑制器，其用于以LSE01型波傳播LO；一個插入RF的輸出部分的LSE模式抑制器，用于以LSM01型波傳播RF。單一混頻器包括一個插在傳輸線中心的肖特基二極管基座，該二極管基座具有一個探測肖特基二極管和一個用于從偏壓通路輸出IF的不同通路，該單一混頻器的天線是非對稱的；還包括一個LSM模式抑制器和LSE模式抑制器。
文檔編號H03D9/06GK1491453SQ02804963
公開日2004年4月21日 申請日期2002年1月29日 優先權日2001年2月20日
發明者申千雨 申請人:Nrd技術有限公司, 申千雨